Солнечная энергетика 4 (стр. 5 из 10)

3. Работа СЭУ на малого автономного потребителя.

В данном случае особое значение приобретает учет категорий типов потребителей по показателям надежности энергоснабжения. Здесь мощность СЭУ сопоставима с :

≈. (5)

Такой вариант предусматривает СЭУ, имеющие нулевую гарантированную мощность, и которые обязательно должны сочетаться с аккумуляторами энергии разного цикла аккумуляции в зависимости от конкретного типа потребителя. СЭУ здесь обеспечивают как надежную работу всей системы энергоснабжения автономного потребителя, так и экономию невозобновляемого органического топлива. В качестве расчетных интервалов времени следует использовать часовые интервалы, а для очень ответственных потребителей и текущие значения прихода солнечного излучения во времени.

5. Концепция «солнечного» дома

За последние 15-20 лет "солнечные" дома стали расти как грибы после дождя. В самом простом и наиболее распространенном варианте большая часть энергетических потребностей такого дома обеспечивается солнечным светом и теплом, за счет чего затраты других энергоносителей снижаются на 40-60% (в зависимости от конструкции здания и его местоположения). А "солнечный" дом, оснащенный эффективной тепловой установкой, может полностью удовлетворить запросы его обитателей в тепле и свете даже без использования других источников энергии. И при этом - никаких отключений и перебоев в подаче электроэнергии, никаких проводов извне, никаких счетчиков, никаких запасов дров, угля или мазута.

Главное в концепции "солнечного" жилого дома - максимальное, исходя из особенностей местности и климата, использование солнечного излучения, превращение его в тепло и сохранение тепловой энергии в доме с наименьшими потерями. Реализация такого подхода дает значительную экономию средств и улучшает экологическую обстановку (за счет минимального применения всех других источников энергии): в атмосферу выбрасывается меньше продуктов горения, дороги освобождаются от тяжелого транспорта, перевозящего миллионы тонн топлива, леса сохраняются от вырубки на дрова и т. д.

Рис. 7. Проект «солнечного» дома

Существуют пассивная и активная системы энергосбережения "солнечного" дома. Первая из них предусматривает использование некоторых архитектурно-строительных приемов на стадии проектирования: ориентация дома по оси юг-север; отсутствие затенения южной стены; наличие северной пологой стены с минимальным количеством окон, наличие остекленной южной стены (окна с двойными или тройными рамами и воздушной прослойкой толщиной 10 мм между стеклами, способствующей термоизоляции. С этой же целью между стеклами можно установить жалюзи, которые будут закрываться вручную или управляться термостатом по разности внутренней и наружной температур); усиленная термоизоляция наружных стен; обустройство тепловых тамбуров на входе; наличие за остекленной южной стеной массивной стены, служащей аккумулятором дневного тепла (стена Тромба); организация в подвальном помещении воздушного теплообменника (в виде ящика с гравием или емкости с водой), аккумулирующего до 80% тепла из выходящего наружу "отработанного" воздуха; использование теплиц и помещений с верхним дневным светом (атриумов), играющих роль тепловых аккумуляторов.

Перечисленные технические приемы лишь незначительно (на 5-10%) увеличивают стоимость строительства, но при этом более чем вдвое снижают затраты на отопление жилья.

Активная система энергосбережения "солнечного" дома - это тепловые солнечные коллекторы, панели фотоэлектрических элементов (солнечные батареи), регулировочная автоматика, компьютер, управляющий тепловым и световым режимами, и другая высокоэффективная техника для максимального усвоения солнечной энергии.

Реализованных проектов "солнечных" домов, частично или полностью обеспечивающих себя солнечной энергией, в мире довольно много. Их строят не только в теплых краях (Египет, Израиль, Турция, Япония, Индия, США) и в странах с умеренным климатом (Франция, Англия, Германия), но и во многих северных регионах (Швеция, Финляндия, Канада, Аляска). Ежегодно в западных странах вводятся сотни тысяч квадратных метров жилья в энергосберегающих "солнечных" домах. Специализированные предприятия выпускают для них оборудование и материалы, а строительством занимаются крупные фирмы, такие, например, как Concept Construction (Канада) или Enercon Building Corporation (США).

Во многих передовых странах развитие "солнечного" домостроения стало одним из направлений государственной политики. Вопросами энергосберегающего строительства занимаются ЮНЕСКО, Европейская комиссия ООН, Департамент энергии США. Создана и успешно действует всемирная организация по развитию и распространению энергетических технологий ОРЕТ. Международное общество по солнечной энергии ISES, образованное еще в 1954 году, издает журнал "Solar Energy" по вопросам усвоения и рационального использования солнечной радиации.

Особенно широко внедряются "солнечные" дома в Германии. Согласно прогнозу группы немецких ученых, уже в 2005 году начнется массовое строительство домов с тепловыми коллекторами и фотоэлектрическими панелями на крышах и фасадах зданий. (По тому же прогнозу, к 2015 году число электромобилей в мире превысит число машин на бензине.) По-видимому, мы стоим на пороге бурного развития солнечной энергетики.

5.1. «Солнечное» домостроение в России

К сожалению, Россия в вопросе развития "солнечного" домостроения продолжает отставать от индустриального мира, хотя ее климатические условия позволяют строить "солнечные" здания во многих регионах. Еще 20 лет назад в Московском архитектурном институте был создан первый отечественный эскизный проект загородного "солнечного" дома, который так и не был реализован. Впрочем, у нас долго и трудно пробивали себе дорогу многие революционные технические достижения (электроника, компьютеры, средства коммуникации).

Сегодня, правда, фронт работ по строительству "солнечных" зданий расширился. Этому способствует деятельность созданного в 1994 году в Москве "Интерсолцентра", вскоре ставшего ассоциированным членом ОРЕТ. В разрабатываемых проектах используются исключительно элементы пассивной системы энергосбережения: две стены Тромба, гравийные накопители тепла в полуподвальном помещении, массивные полы, перекрытия и стены. Хорошим аккумулятором тепла служат сад и теплица, расположенные на втором этаже.. Кроме этого у нас разработан проект СЭС мощностью 1,5 МВт для детского санатория в Кисловодске, а в Калмыкии уже ведется строительство подобной станции. Успешно работают над "солнечной" программой НПО "Астрофизика" и АО "Ставропольэнерго", создавшие автономные гелиоэнергетические установки и блочные модульные электростанции с параболическими концентраторами и зеркалами, оснащенными системами слежения за Солнцем. Наконец-то появился план "солнечной" деревни в Краснодарском крае. Фирма "Солнечный ветер" (г. Краснодар) и завод "Красное знамя" (г. Рязань) готовы поставить для нее солнечные модули и фотоэлементы. И все же по сравнению с тем, что делается в области солнечной энергетики в западных странах, - это капля в море. А ведь наша промышленность и проектные институты давно готовы внести свою лепту в мировую копилку разработок по "солнечному" домостроению. Это и тепловые коллекторы, и высокоэффективные фотоэлементы, и изделия из специально обработанной влаго- и огнестойкой древесины.

Возможно, российские "солнечные" дома, особенно в сельской местности, будут больше тяготеть к деревянным конструкциям, чем на Западе, где дерево в большом дефиците. Но основная концепция энергосберегающего дома, по-видимому, должна быть единой - в Европе ли, в Америке или на необъятных просторах России. Нужна технологическая совместимость элементов "солнечного" дома, изготовляемых у нас и в других странах. Мы должны интегрироваться в зарубежное производство, иначе безнадежно отстанем и будем вынуждены покупать "солнечные" дома за границей, где уже сейчас 1

гелиоколлекторов, поставляемых западными фирмами, стоит в среднем 400 долларов.

Наша страна не богата теплом. Ее не защищают от холодных арктических ветров высокие горы, не обогревают теплые океанские течения. Но у России огромная и богатая природными ресурсами территория. Солнце, хотя и не так щедро, как другим странам, дарит ей свет и тепло. Надо только научиться по-хозяйски использовать этот экологически чистый и неиссякаемый источник энергии.

5.2. Солнечные воздушные или водяные отопительные системы зданий и сооружений

Различают два основных типа солнечных воздушных или водяных отопительных систем (СВОС) зданий и сооружений: пассивные и активные. В пассивных СВОС теплота от солнечного излучения аккумулируется самими конструкциями зданий и сооружений, а движение воздуха как теплоносителя осуществляется в результате его конвекций без применения принудительной вентиляции воздуха. В активных же СВОС помимо усложнения самой конструкции появляются насосы или вентиляторы для принудительной подачи теплоносителя – воздуха во внутренние помещения и систему автоматического контроля и управления всей СВОС. Для наилучшего использования преимуществ двух основных СВОС возможна и реализация энергетического комплекса, включающего в себя элементы общих систем.